Klappt gut – moderne Heckdeckelantriebe mit Carbon-Reibelementen

04.02.2022

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) haben ihre einzigartigen Materialeigenschaften im automobilen Leichtbau hinreichend bewiesen. Jedoch nicht nur im Karosseriebau ist CFK nicht mehr wegzudenken, auch als Reibbeläge ist Carbon seit vielen Jahren im automobilen Einsatz. Lange Zeit dem Antriebs- und Getriebestrang vorbehalten, bauen mittlerweile auch Hersteller wie Stabilus, ein Weltmarktführer von Heckklappen-Antrieben, auf unser Material. Millionenfach eingesetzt als kleine Bremsscheibchen sorgt der Reibbelag aus CFK in dieser neuartigen Anwendung dafür, dass elektrische Heckklappen zuverlässig und störungsfrei öffnen und in Position bleiben.

Elektrisch öffnende Heckklappen: Komfort und Sicherheit zugleich

Hat man mal keine Hand frei, um den Kofferraum seines Wagens zu öffnen, ist ein automatisches Öffnungs- und Schließsystem der "Schlüssel". Was vor einigen Jahren noch dem Premiumsegment vorbehalten war, ist heute auch in weiten Teilen der Mittelklasse erhältlich. Viele Autokäufer möchten auf automatisches Öffnen und Schließen von Kofferräumen und, im noch komfortableren Fall, Türen nicht mehr verzichten.

Mit einem konstanten Reibverhalten über einen weiten Temperaturbereich hinweg leistet die SGL Carbon mit ihren SIGRACOMP® Reibwerkstoffen aus Carbon einen wichtigen Beitrag zur Funktionssicherheit von automatischen Heckklappenantrieben.

Sowohl im geöffneten Zustand als auch in jeder beliebigen Zwischenstellung sorgen sie für zuverlässigen und sicheren Halt. Selbst bei sehr abrupter manueller Betätigung des Heckdeckels, sozusagen im Überlast- oder Missbrauchsfall, nimmt die Antriebseinheit durch die hohe Verschleißfestigkeit des Reibbelags keinen Schaden. Der Nutzer eines mit unseren Reibbelägen ausgestatteten Antriebs wird den Einsatz von Reibelementen akustisch zudem kaum wahrnehmen, da sie sich bei Betätigung sehr geräuscharm verhalten.

Dr. Florian Reiner, Leiter Produktsegment für die Reibbeläge im Geschäftsbereich Composite Solutions der SGL Carbon

Vorteile und Besonderheiten des Carbon-Reibmaterials

Carbon-Reibmaterialien basieren auf technischen Geweben, die in eine Kunstharzmatrix eingebettet werden. Feine Reibschichten unterschiedlicher Geometrie und Eigenschaft lassen sich auf diese Weise herstellen, abgestimmt auf die gegebenen Anforderungen der jeweiligen Kundenanwendung und in kontrollierter Qualität.

Die Leistungsfähigkeit eines Reibsystems ergibt sich aus der Interaktion zwischen den Reibpartnern mit dem eingesetzten Schmierstoff, z. B. einem Öl oder Fett. So ist zum Beispiel die Topografie des Reibmaterials für das Schmierstoffmanagement essenziell, da es einerseits über einen hohen Traganteil, d. h. die im direkten Kontakt befindlichen Materialanteile mit der Gegenreibfläche, andererseits aber gleichzeitig über ein gutes Ölaufnahmevermögen verfügen muss.

Durch die gezielte Einstellung der Gewebestruktur und die Kombination mit angepassten Harzsystemen bieten unsere Reibmaterialien hervorragende Betriebseigenschaften in verschiedensten Nassreibanwendungen. Sie zeichnen sich aus durch:

  • Konstant hohe Reibwerte
  • Gute Ölverträglichkeit
  • Sehr gute Kompressionsstabilität
  • Thermische Stabilität
  • Verschleißbeständigkeit

Dadurch heben sie sich von anderen Lösungen wie Papieren oder metallischen Belägen ab.

Entwicklung in enger Zusammenarbeit

In enger Zusammenarbeit konnte auch für hochbelastete POWERISE® Heckklappen- und Türantriebe unseres Kunden Stabilus die richtige Reibpaarung gefunden werden. Die Entwicklung der Reibkomponenten erfolgte vom ersten Prototyp bis zum Serienanlauf Hand in Hand zwischen den Projektpartnern. Eine Vielzahl an Kombinationen aus Substraten, Reibschichten und Schmierstoffen kamen auf den Prüfstand. Durch gezielte Iterationsschleifen konnten dabei alle funktionsrelevanten Anforderungen an das Reibsystem erfüllt werden.

Dr. Florian Reiner: „Durch die vertrauensvolle Zusammenarbeit mit unserem Kunden Stabilus konnten wir eine maßgeschneiderte Lösung für die Endanwendung entwickeln und industrialisieren. Der Schritt vom Reibmaterialieferanten zum Komponentenhersteller ist uns zügig und effizient gelungen. Das war in dieser Form nur möglich, da wir uns schon in den vergangenen Jahren sehr intensiv mit Themen wie Verklebung und Schmierstoffe beschäftigt haben. Der direkte Zugriff auf alle Kerntechnologien innerhalb der SGL Carbon ist dabei ein wesentlicher Mehrwert für unsere Kunden aus der Automobilindustrie.“

Die Verwendung von Carbon-Reibmaterial hat sich als effektiver Entwicklungsfortschritt erwiesen, durch den unsere POWERISE-Produkte noch langlebiger und robuster geworden sind. Die elektromechanischen Systeme von Stabilus erfreuen sich bereits seit vielen Jahren einer kontinuierlich wachsenden Beliebtheit bei OEMs und Endkunden in allen großen Automobilmärkten. Aufgrund der Verlässlichkeit und Sicherheit unserer Heckklappenantriebe, haben Verbraucher lange Freude an unseren innovativen Produkten, die den Komfort ihrer Fahrzeuge verbessern.

David Burbulla, Teamleiter Development POWERISE bei Stabilus

Die Kombination macht‘s

In Heckklappen verbaute Spindeltriebe setzen auf unterschiedliche technische Konzepte. In vielen Fällen sorgt u. a. eine Kombination aus einem Elektromotor, einer Spindel und mehreren Reibkomponenten für die Funktion. Die Reibpaarung beruht dabei auf dem Rotor-Stator-Prinzip, wie es häufig bei Lamellenanwendungen zum Einsatz kommt: Ein sich drehendes Teil stützt sich dabei gegen ein feststehendes Teil ab und erzeugt Reibung. Ein Mindestreibwert ist dabei notwendig, um die verbundene Heckklappe zu jeder Zeit über das Fahrzeugleben sicher in ihrer Position halten zu können. Zu hohe Reibwerte hingegen können zu einer Beeinträchtigung der Bauteilfunktion führen.

Wir erwarten über die nächsten Jahre ein weiteres Wachstum des Marktes für automatisierte Öffnungs- und Schließsysteme. Käufer von Neuwagen wissen derartige Komfortfunktionen zu schätzen und möchten darauf nicht mehr verzichten. Der aktuelle Trend zur Elektromobilität und autonomem Fahren wird diese Entwicklung noch verstärken.

Werner Franz, Leiter Vertrieb Wet Friction im Bereich Large Scale Solutions der BU CS der SGL Carbon

Mit den Reibkomponenten aus unserem Portfolio kann eine hohe Leistungsfähigkeit über das ganze Fahrzeugleben sichergestellt werden. Seit 2018 wurden bereits mehrere Millionen Carbon-Reibkomponenten produziert und verbaut.

Weitere Anwendungen

Die seit mehr als 10 Jahren etablierten Anwendungen der Carbon-Nassreibmaterialien finden sich zumeist im automobilen Antriebsstrang – von Synchronringen und Sperrdifferentialen bis hin zu Wandlerüberbrückungskupplungen, Nassbremsen und Nasskupplungen. Mit Materiallösungen der SGL werden pro Jahr bereits heute weltweit mehrere Millionen Getriebe im Bereich PKW und LKW ausgestattet.

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